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数字示波器使用复旦大学物理教学实验中心

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数字示波器使用复旦大学物理教课实验中心

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数字示波器的使

用实验报告

姓 学 座 指 报

名: 号:

位 号: 导教师: 告箱号: 验日期:

实 年 月 日礼拜 第 节

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数字示波器的使用

预习提示: 完好地学习使用某一仪器的最好方法一般是比较着用户手册,依据提示一步一

步地操作, 并察看记录实验现象和结果, 触像示波器这样的通用仪器,

思虑自己所达成的仪器操作的作用。

但首次接

另一 实验预习 ,知道有关功

一方面, 我们不行能在短时间内学会其所有的操作;

方面,通用仪器的各样功能之间其实不必定有直接的互相关系, 我们能够选择此中的部分

功能进行学习, 其余功能能够留到此后用到时再参照用户手册来学习和实践。 时,学生能够粗读用户手册中与实验内容有关的章节(第一章和第二章) 能 /操作大概是哪些步骤、能够获得哪些结果。千万不要试试去 章节甚至整本用户手册。

“背诵 ”用户手册的某个

预习作业:

1. 本实验所用数字示波器的电压显示范围

的 V pp 大于此值,则需用示波器

V pp 是_________;若待丈量信号的 V pp 小于此

值,则可将信号直接接到数字示波器的信号输入端(通道

10:1 衰减探头,且在探头线

1 或通道 2);若待丈量信号 ___________开关翻开的情

况下才能将信号接入示波器。

2.

信号接入示波器以后, 假如发现信号幅度纵向只占屏幕的很小部分或上下均高出屏幕显 示范围, 应调理相应通道的 ________旋钮;若信号纵向偏离屏幕中心地点, 则应调理相应通道的 _________旋钮。若屏幕上显示的信号周期数太少或太多,则应调理该通道的 ________旋钮。

3. 4. 5.

若屏幕上显示的信号向来在左右挪动,很可能是由于 _________源 /模式选择或 ________ 电平设置不妥。

(此题可在实验过程中达成)电压档位显示在液晶屏的

_________地点,时基档位显示

________地点。

在液晶屏的 _________ 地点,触起源和触发模式选择显示在液晶屏的

(此题可在实验过程中达成) 屏幕上,信号电压的零点由显示屏 ________地点的 _______ 符号来指示。 信号以直流耦合方式输入时的指示符号是 ________;信号以沟通耦合方式 输入时的指示符号是 ________。

实验目的:

请依据自己的理解画出数字示波器的工作原理框图

:

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实验内容:

提示:实验开始前请按示波器面板上的【默认设置】键,使示波器恢复出厂设置。

第一部分: 认识数字示波器的三个系统:垂直系统、水平系统、触发系统。

用两头均为 BNC 端口的导线连结函数信号发生器的

CH1(电压输出)和数字示波器通

道 1,导线连结好后,履行【自动】丈量。

(一 ) 垂直系统: “伏 /格 ”按钮、 “地点 ”按钮的功能观察。 1)

调理电压档位调理旋钮 “伏/格” (VOLTS/DIV),观察并记录电压档位及波形的变化状况。 注意示波器操作面板中地点 13 所示电压档位 的变化。 请回答以下问题:

a)

当顺时针旋转 “伏/格 ”旋钮时,一个格子( Div )表示的电压是变大,仍是变小,变化间距有规律吗;逆时针呢; “伏 /格 ”旋钮的调理范围是多大? 将 “伏 /格 ”旋钮按一下,再进行上述的观察,能否有新的发现?

当调理 “伏 /格”旋钮时,信号波峰到波谷在屏幕上所占格子数能否有变化;在调理过程中信号的峰峰值有变化吗,假如有,请描绘你所看到的现象,并思虑其原由。

b) c)

2)

调理垂直系统控制区通道 1 的 “地点 ”旋钮,观察并记录波形的变化状况。请回答以下问题: a) b) c) d) e)

当旋转“地点”旋钮时,信号在水平轴上有变化吗? 当旋转“地点”旋钮时,信号在竖直轴上有变化吗?

当调理“地点”旋钮时,信号的峰峰值会变吗;信号的均匀值会变吗?

当调理“地点”旋钮时,屏幕左边通道标记 “ ” 在屏幕上的地点有变化吗;在波形上的相对地点有变化吗? 按一下该按钮,有什么新的发现。

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(二 ) 水平系统: “秒 /格 ”按钮、 “地点 ”按钮的功能观察

1)

调理时基档位调理旋钮 “秒 /格 ” (SEC/DIV), 观察并记录时基档位及波形的变化状况。注意观察示波器操作面板中地点 11 所示时基档位 的变化。 请回答以下问题:

a)

b)

当顺时针旋转“秒 /格”旋钮时,一个格子( Div )表示的时间是变大,仍是变小,变化间距有规律吗;逆时针呢; “秒 /格”旋钮的调理范围是多大?

当调理“秒 /格”旋钮时,信号一个周期在屏幕上所占格子数能否有变化;在调理过程中信号的频次有变化吗,假如有,请描绘你所看到的现象,并思虑其原由。 按一下该按钮,有什么新的发现。

若时间档位和信号频次已知,你能估量出屏幕上信号的周期数吗

?

c) d)

2)

调理水平系统控制区的 “地点 ”旋钮,观察并记录波形的变化状况。请回答以下问题:

当旋转“地点”旋钮时,信号在水平方向上有变化吗? 当旋转“地点”旋钮时,信号在竖直方向上有变化吗?

当调理“地点”旋钮时,信号的周期会变吗;信号的频次会变吗?

当调理 “地点 ”旋钮时,屏幕上方水平触发地点标记 “ ”在波形上的相对地点有变化吗? 按一下该按钮,有什么新的发现。

a) b) c) d) e)

(三 ) 触发系统: “触发电平 ”按钮的功能观察

按下【触发菜单】按钮,确认目前的触发设置是:边缘触发、 CH1 为触起源、上涨沿触发。而后调理 “触发电平 ”旋钮,观察并记录波形的变化状况。

请回答以下问题:

a) b)

当旋转“触发电平”旋钮时,信号在水平方向上有变化吗? 当旋转“触发电平”旋钮时,信号在竖直方向上有变化吗?

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c) d)

示波器操作面板中地点 9 地方示 触发电平 怎样变化?

屏幕左边 “ ”所示触发电平标记线(白色虚线)与信号交点的电压值有变化吗?当此虚线与信号无交点时,你看到的波形仍是稳固的吗,假如不是,请描绘你看到的现象, 并思虑其原由。将信号换为 “方波 ”,你看到的现象与 “正弦 ”波形有差别吗? 按一下该按钮,有什么新的发现。

e)

第二部分: 学习数字示波器的四种丈量方法

待测信号:示波器自带校订信号(方波、 将示波器探头上的衰减开关设定到

头连结器上的插槽瞄准示波器通道 以拧紧探头。探头的接地鳄鱼夹与 “

”。

1kHz 、 3V )

1 连结。操作时,将探

BNC )上的凸键,按下后向右旋转

1X 并将探头与示波器的通道

1 同轴电缆插接件(

“探头元件 ”接地端 “ ”相连,探头信号端连结校订信号

1. 【自动】功能 —— 利用【自动】按钮进行丈量

按下【自动】按钮可获得如表

表 1:自动丈量所显示的各个量

1 所列各量的自动丈量结果,请记录结果。

意义

峰峰值。峰位电压与谷位电压的差。

均匀值。整个记录内的测得电压的算术均匀值。 周期。 频次。

垂直轴上每大格所代表的电压大小。 水平轴上每大格所代表的时间长度。

参数名称 Vpp Mean Prd Freq 电压档位

屏幕显示结果

时基档位 M

2. 屏幕估读 —— 利用屏幕刻度进行丈量

示波器屏幕读数要求: 估读到最小分度格的下一位,采纳五分之一估读,估读精度为 0.04Div 。读取的格数应为 0.04 的整数倍。

调理 “伏 /格 ”、 “秒 / 格 ”、水平易垂直两个方向的 “地点 ”旋钮,使得一个周期的信号尽量占满屏幕(但不可以少于一个周期) 。表示图见图 1。

图 1:方波信号

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公式:时间 =格数 ×时基档位

电压 =格数 ×电压档位

1)

读取一个高电平段所占时间:

一个高电平段所占格数: ______________ ;

时基档位“秒 /格 ”的设置: ________________ ;(请勿遗漏单位) 高电平段所占时间: ________________ 。(请勿遗漏单位,下同。 )

2)

读取方波的周期,并计算频次:

一个周期所占格数: ______________;

时基档位“秒 /格 ”的设置: ________________ ; 方波信号的周期: ________________ ; 信号的频次: ________________ 。

3)

读守信号的峰峰值:

方波信号从低电平到高电平的格数:________________ ; 电压档位 “伏 /格 ”的设置: ________________ ; 信号电压的峰峰值 Vpp : ________________ 。

注意上述所得结果的有效位数!

3. 【光标】 功能 —— 利用【光标】功能菜单对波形上的采样点进行坐标读取

按【光标】按钮,显示光标菜单; 按下【光标模式】选择【手动】 ; 按下【信源】选择待测通道; 按下【种类】选择【电压】 。

选中【 CurA 】,旋转【全能旋钮】调理光标 选中【 CurB 】,旋转【全能旋钮】调理光标 CurA : ,CurB : 按下【种类】选择【时间】 。

选中【 CurA 】,旋转【全能旋钮】调理光标 选中【 CurB 】,旋转【全能旋钮】调理光标 CurA :

信号峰峰值为: 信号频次为: 1)

电压参数丈量:

,CurB :

V; Hz。

A 至方波波峰所在地点。 B 至方波波谷所在地点。 , ?v:

A 至方波一个周期的左界限所在地点。 B 至方波同一周期的右界限所在地点。 ,?T:

,1/?T:

4. 【丈量】 功能 —— 利用【丈量】功能菜单进行电压测试、时间测试

按下示波器【自动】按钮,使信号在屏幕上稳固显示。按下【丈量】进入自动丈量功能菜单。

按下显示屏右边随意按钮,进入所有丈量 菜单。

在【信源】菜单项选择择信号输入通道(本实验选择 CH1 )。在【电压测试】菜单项选择择【开启】 ,

此时如表 2 所列的电压参数值会同时显示在屏幕上,请在表中记录结果。

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表 2:电压测试显示结果

图 2 :电压丈量时各物理量相应图示

2) 时间参数丈量: (选做)

近似上述操作,在【时间测试】菜单项选择择【开启】 ,此时所有的时间参数值会同时显示在屏幕上,请在表中记录结果。

表 3:时间测试显示结果

名称 信号源: Prd Freq +Wid -Wid Rise Fall BWid +Dut -Dut

丈量结果

物理意义

周期 频次 正脉宽 负脉宽 上涨时间 降落时间 脉宽 正占空比 负占空比

图 3:时间丈量时各物理量相应图示

请参阅用户手册 P50的内容解说“脉宽”、 “占

空比”、“上涨时间”的物理意义。

5. 比较上述四种丈量方法的优弊端。

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第三部分: 综合练习

1. 李萨如图形观察及相位差丈量

用两条 BNC 同轴电缆将函数信号发生器的两个“电压输出端口”分别与示波器的信号

输入端 “通道 1”和“通道 2”连结起来。信号发生器的两路输出信号分别设为: 50Hz 、 10V 、相位 “0°”;50Hz 、 10V 、相位 “90°”的正弦信号。

1) 李萨如图形测绘。

利用前面学过的丈量方法分别测出两信号的峰峰值和频次填入表 按下【自动】使得信号在屏幕上稳固显示。 按【显示】进入显示系统功能菜单。 按【下一页】进入

Page2/3。

4。

按【格式】选择【 XY 】模式,屏幕上显示两信号合成后形成的李萨如图。

表 4:李萨如图形观察的数据记录表(注意单位

) 频次

信源

峰峰值 李萨如图形

CH1

CH2

同学可自行试试改变两路输出信号的参数(频次、峰峰值、相位)

,记录不一样条件下的李萨如图形。

2) 相位差丈量。(选做)实验原理 :

两个频次同样周期为 T 的沟通信号相位的差叫做相位差,或许叫做 相差 。表示图如图 3 所示。实验中经过丈量两信号达到同一相位 (比方图例的峰值点 A 和 B )的时间差 ΔT,即可测得两信号的相位差 Δθ。

=

T

3600

图 4:频次同样的两正弦信号

T

实验步骤 : 按【显示】按钮,在【格式】菜单项选择择

YT 】模式。 【

按【光标】按钮,显示光标菜单。

(参阅上边的 “光标 ”的详细操作步骤)

将光标 A 和光标 B 挪动至 适合地点,记录丈量结果,并计算两路信号的相位差。 CurA :

相位差计算:

,CurB :

,?T:

2. 交直流混淆信号丈量

采纳外接信号:用两头均为

BNC 端口的导线连结函数信号发生器的

CH1(电压输出)

和数字示波器通道 1。设置函数信号发生器的输出信号为: 1kHz 、5V 、偏置为 2V 的正弦信号。

按下【自动】波形稳固显示在屏幕上。

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按【 CH1】选择【耦合】为【直流】 。

丈量直流耦合状态下信号的

丈量

“峰峰值 ”和 “均匀值 ”。

选择【耦合】为【沟通】或【接地】 此时需利用 “

”功能丈量相应电压参数。 (参阅上边的 “丈量 ”的详细操作步骤)

14 所示耦合标记 的变化。将丈量结果填入表5。 注意示波器操作面板中地点

表 5:交直流混淆信号丈量结果记录表

信号频次 f =_______kHz

3. 四周空间电磁信号丈量(选做)

同轴电缆一端连结示波器信号输入端通道 按【自动】获得自动丈量结果。

1,另一端搁置在四周空间中。

1)

请描绘你看到的现象,记录示波器参数设置(特别是触发有关的设置) 量结果。和同学议论察看到的信号有什么特色?可能的根源是什么?

、屏幕显示的测

2) 沟通电源触发:

按【触发菜单】进入触发菜单。

按【信源】选择【 AC Line 】沟通电源线。 描绘你看到信号的特色。并解说信号的根源。

4. 数据和图像的储存:(选做)

数据保留:

把 U 盘插入示波器前面板上的

储存设施连结成功 ”。

按【储存 / 调出】进入储存系统功能菜单; 按【种类】选择【 CSV 】; 按【数据长度】选择【内存】 ; 按【参数保留】选择【开启】 ; 按【储藏】选择【新建文件】 ; 输入文件名后,按【确立】 。

说明:CSV 格式的文件将数据以文本的方式保留, 后续办理。

图像保留:

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USB 接口,等候示波器达成对 U 盘初始化,并提示 “USB

可用 EXCEL 或 Origin 等软件翻开并进行

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近似于上述保留数据的操作,在【种类】选择时选【图像储藏】

保留在 U 盘中。快捷键——示波器前面板“ 或内存(由用户选择决定) 。

PRINT” 键。

;可将波形以图片格式

说明:示波器将整个屏幕上显示的波形和有关设置变换为 “.jpg格”式的图形文件保留到 U 盘

建议:同学可试试用自己的电脑读取保留下来的数据和图像文件,学惯用电脑进行数据处 理,如绘图、函数拟合等。 (选做)

参照资料:

[1] SDS1000CFL 系列数字储存示波器用户手册,深圳市鼎阳科技有限企业。 —— 实验中心网页 [2] 20M 系列双路直接数字合成信号发生器操作指南,江苏瑞特电子设施有限企业。 —— 实验中心

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